Універсальний радіологічний фантом для оцінки точності волюметрії печінки

Мечов Д.С., Бабій Я.С., Щербина О.В., Динник О.Б., Жайворонок М.М.

м.Київ, кафедра радіології Київської медичної академії післядипломної освіти (зав.кафедрою проф. Мечов Д.С.)

 

Вступ

Об'єм печінки та її лінійні розміри - важливі клінічні характеристи, які відображають морфофункціональний стан органу. Оцінка об'єму та лінійних розмірів печінки використовується при пересадках печінки, діагностування гострих та хронічних запальних процесів, дифузних захворювань органу, хворобах накопичення, злоякісних новоутвореннях, хворобах печінкових судин, токсичних ураженнях, хворобах крові та кровотворних судин. На даному етапі, ряд авторів вважають, що лінійні розміри не завжди точно відображають справжні розміри печінки, оскільки вони характеризуються значною індивідуальною мінливістю і багато в чому залежать від конституції людини. Точна оцінка об'єму печінки є одним із головних аспектів на етапі раннього діагностування, встановлення діагнозу, прогнозу, вибору методу лікування, передопераційної підготовки, контролю ефективності лікування та визначення критеріїв перебігу захворювання. Можливості використання мультимодальних радіологічних фантомів для оцінки точності

волюметрії печінки досить широкі, вони особливо корисні в тих випадках, коли з етичних, організаційних або технічних причин неможливо навчитись маніпуляції безпосередньо на пацієнті. Важливою перевагою навчання за допомогою фантому є високий рівень індивідуальної роботи, набуття професійного досвіду. В умовах навчання на фантомах діагностичний процес можливо повторювати необмежене число разів до одержання позитивного результату.

Мета дослідження

Розробити метод та створити універсальний радіологічний фантом для оцінки точності волюметрії печінки на основі сучасних візуалізуючих методів діагностики - ультразвукового дослідження, комп'ютерної томографії та однофотонної емісійної комп'ютерної томографії. Провести порівняльну характеристику точності візуалізуючих методів діагностики при волюметрії печінки та визначити найбільш раціональний метод волюметрії.

Матеріали та методи

Для дослідження використовувався фантом, який був розроблений з оптичнопрозорого пружного еластичного матеріалу, кубічної форми, розміром 190х190х200 мм. Окремо для кожного з променевих методів дослідження, з метою імітації внутрішнього органу, фантом заповнювався контрастною рідиною, яка створювала контрастну візуалізацію. Шляхом наповнення та відбирання контрастної рідини досягали збільшення об'єму фантому, імітуючи, таким чином, динамічні зміни розмірів печінки.

Всі отримані результати досліджень зберігались в форматі DICOM 3.0. Для розрахунків та 3-D моделювання використовувалося програмне забезпечення медичного призначення для обробки візуалізуючих методів діагностики, та програмні модулі робочих станцій: MergeFilm v.1.5, розроблена Merge Healthcare, DicomWorks, розроблена компанією Philippe Puech .

Загальний об'єм фантому печінки був отриманий шляхом сумації об'ємів на кожній з сканограм, враховуючи крок сканування.

Vf = SUMM(Vn) = SUMM(Sn x ln)

де Vf - загальний об'єм, Vn - сума об'ємів на кожній з сканограм, n - кількість сканограм, Sn - площа фантома на сканограмі, ln - крок сканування.

Комп'ютерно-томографічне дослідження проводилось на томографі SeleCT SP, виробництва Marconi (Ізраїль-США). Дослідження фантому проводилося при таких технічних характеристиках: напруга 140 кВ, сила струму 84 мА/с, крок сканування 0,5 мм. Отримані результати, у вигляді серії сканограм, були оброблені шляхом просторового 3-D моделювання та визначення загального об'єму можливостями програмного середовища робочої станції.

Ультразвукове дослідження у сірій шкалі проводилось на сканері EnVisor та HD11, Philips MS, датчики С5-2 конвексного формату з частотами 5-2МГц та лінійного трапецевидного високочастотного сканування L-12-5 та L-12-3 з частотами 3-12МГц. В процесі дослідження фантому було отримано ряд сканограм, на кожній сканограмі проводилось визначення об'єму.

Однофотонна емісійна комп'ютерна томографія (ОФЕКТ) проводилась на томографі ГКС-301 Т "Тамара", виробництва Україна. Дослідження фантому проводилися при таких технічних характеристиках: матриця збору та відображення інформації 128х128х16 пікселів, 128 проекцій та 64х64х16 пікселів, 64 проекції, повний кут повороту детектора 360?, кроковий режим збору інформації "step and shoot". За сукупністю двовимірних проекцій проводилась реконструкція аксіальних зрізів. Товщина зрізу під час дослідження при 128 проекціях - 3 мм, при 64 проекціях - 6мм. Для реконструкції зрізів використовувався алгоритм зворотної проекції з фільтрацією. Для дослідження застосовувався технецій-99м пертехнетат з енергією випромінювання 140 кЕв, період напіврозпаду Т 1/2 - 6 годин, сумарна активність складала 600 МБк.

Отримані результати у вигляді сканограм були оброблені в програмному забезпеченні робочої станції SPECTWorks.

Як референтні методи використовувались визначення об'єму за методом Архімеда: фантом занурювався в ємність з водою і вимірювався об'єм витісненої ним рідини, за допомогою мірного лабораторного стакану визначався безпосередньо об'єм рідини, яка використовувалася для контрастування.

Результати та їх обговорення

Точно відомий об'єм фантому печінки дозволив вивчити точність волюметрії різних візуалізуючих методів. Найбільш точним методом виявився метод комп'ютерної томографії (точність склала 92%). При застосуванні розробленої нами методики ультразвукової волюметрії фантому печінки, метод виявився менш точним (точність склала 89%). Найменшу точність показав метод однофотонної емісійної комп'ютерної томографії (чутливість склала 86%).

Цікаво, що об'єму фантому суттєво не впливає на точність волюметрії, показники різниці точності статистично недостовірні (р>0,05).

Висновки

Точна оцінка об'єму печінки дозволить більш детально вивчати різні патологічні стани. Таким чином, нами був розроблений універсальний радіологічний фантом (пріоритетна заявка № u 2005 08944) для оцінки точності волюметрії печінки. Найбільш точним методом волюметрії є комп'ютерна томографія, найменш точним є метод однофотонної емісійної комп'ютерної томографії. Розроблена методика волюметрії за допомогою ультразвукового методу доводить, що метод є найбільш раціональним, як із економічної точки зору, так і з точки зору променевого навантаження.